宽波束角大测绘带UWB+SAR的子孔径子带运动补偿算法VIP免费

第29卷第3期2008年5月字航学报JoumalofAstronauticsV01．29No．3May2008宽波束角大测绘带UWBSAR的子孔径子带运动补偿算法薛国义，周智敏，赖涛(长沙国防科技大学电子科学与工程学院，长沙410073)摘要：VHF／UHF波段的正侧视条带式超宽带合成孔径雷达(UWBSAR)通常具有宽方位波束角和大处理测绘带特性，这些特点造成了雷达回波相位误差的距离空变和方位空变，使得传统的运动补偿算法失效。从载机视线误差对回波相位的影响出发，推导了一种在回波距离压缩后、距离迁徙校正前的子孑L径子带补偿算法。通过将距离压缩后的回波沿距离向分块，沿方位向分子孔径，并将距离向和方位向的空变误差补偿紧密结合，提高了补偿效率。计算机点目标仿真结果，验证了该算法的有效性。文中还给出了子孔径和子带的划分原则及子孑L径子带补偿算法与扩展ECS算法结合的方法。关键词：UWBSAR；宽波束角；大测绘带；运动补偿；子孔径中图分类号：TN958文献标识码：A文章编号：1000．1328(2008)03—1008．070引言VHF／UHF波段的机载高分辨条带式超宽带(UWB)SAR为了获得较高的方位分辨力，常需要几十度的方位波束积累角，同时，为了获得大场景的宽幅SAR图像，需要处理较大的测绘带，低频UWBSAR的大波束角、大测绘带特性使得其雷达回波中的相位误差表现出很强的方位空变性和距离空变性u。o，给其运动补偿带来了很大的困难。传统的运动补偿算法只考虑了大测绘带带来的距离向空变相位误差b]，G．Fornaro在文献[4]中证明了当雷达回波中只存在距离向空变误差时，文献[3]中的补偿方法有效，而当雷达方位波束角较宽，方位向空变误差严重时，该补偿方法存在较大的误差。为了减小方位向相位误差的空变性，A．Potsis等人针对ECS成像算法提出了一种子孔径运动补偿算法[5’6]，该算法在文献[3]中的一阶运动补偿后加入了在距离多普勒域进行的方位向空变相位误差补偿。该算法在方位向空变相位误差补偿时只采用了针对测绘带中心线处的视线误差，没有考虑视线误差随俯视角的变化情况，当需要处理大测绘带时，该子孔径补偿算法仍然存在较大的相位误差；且相关文献中并没有给出该子孔径补偿算法在距离多普收稿日期：2007-05．30；修回日期：2007．10．08勒域进行误差补偿的依据及推导过程。本文针对条带式UWBSAR高分辨大场景成像的要求，从载机视线误差对雷达回波相位误差影响的特性出发，详细推导了一种在距离多普勒域且在距离迁徙校正(RCMC)前补偿相位误差的高效子孔径子带运动补偿算法。子孔径子带补偿算法将方位向相位空变误差补偿和距离向空变补偿结合起来，在补偿方位向空变相位误差时更新了视线误差随下视角的变化，有效克服了原子孑L径补偿算法在处理大测绘带时的不足；同时，本补偿算法是在成像算法的RCMC前校正雷达回波中相位误差，有效克服了载机视线误差吩距离迁徙校正的影响(后面的仿真结果将证明这一点)，提高了运动补偿的质量。此外，文中还详细推导了该补偿算法的子孑L径、子带的划分原则及补偿算法与扩展ECS算法”o相结合的方法。1子孔径子带补偿算法推导在推导子孔径子带补偿算法前，先作如下假设：设载机前进方向的地速误差已通过实时调整雷达重频得到补偿；通过载机上安装的测量传感器已精确获得了载机的运动参数，本文只讨论在正侧视条带SAR视线方向的运动补偿方法。为了叙述方便，本文定义视线方向为垂直于载机理想航线并指向测绘万方数据第3期薛国义等：宽波束角大测绘带UWBSAR的子iL径子带运动补偿算法1009带的直线。1．1存在视线误差时目标与雷达之间的近似距离图l示意了雷达视线(LOS)位移误差。取沿“理想航迹”的方向为x轴，与该航迹垂直的平面为y—z组成的法平面，载机理想航迹表示为[耽。，0，0]，实际飞行航迹为[Tit。，Ay(t。)，Az(t。)]，成像场景中点目标P。的坐标为[石。，L，刖，则雷达载机处于A点时，其到P。点的斜距为：R(t。；凡)=~／(x。一Vt。)2+(匕一Ay(￡。))2+(H一△z(￡。))2(1)图1载机运动小平稳引起视线误差I-g恿幽Fig．1AirbornemotioneITOl"flinlineofsight式(1)中，y为载机前向速度，t。为方位向“慢”时间，H为载机飞行高度，Ay(t。)、Az(t。)为t。时刻天线相位中心(APC)处沿平...